合成生物学是21世纪初新兴的生物学研究领域，是在阐明并模拟生物合成的基本规律之上，达到人工设计并构建新的、具有特定生理功能的生物系统。早在2004年，《麻省理工科技评论》便将合成生物学评为改变世界的“十大新技术”之一。我国在《“十四五”生物经济发展规划》中数次提及“推动合成生物学技术创新”，有序推动该技术在新药开发、疾病治疗、农业生产、物质合成、环境保护、能源供应和材料开发等领域应用。
全球管理咨询公司McKinsey发布的报告《The Bio Revolution》，原则上全球60%的产品可以采用生物法进行生产，到2030-2040年合成生物学每年可以产生约2至4万亿美元的直接经济影响。合成生物学将催生下一次技术革命，广受资本追捧。据统计，2021年至今，国内已有92家合成生物学公司获得融资，规模达289.78亿元。
合成生物学产业链分为上游底层技术（包括DNA合成、基因编辑等）、中游平台公司（包括菌株构建、改造、筛选等）、下游产品型公司（包括医药、农业、食品等）。其中，DNA合成生化方法较为成熟，亚磷酰胺三脂法是经典的有机化学合成方法，控制碱基的添加顺序生产不同的 DNA 单链，然后将合成的短链通过酶法连接形成 DNA 双链（基因拼接）。传统DNA合成技术使用塑料孔板体系，存在成本较高（试剂消耗大且通量低）、合成速度缓慢、包含随机错误、无法合成所有序列等典型问题。
DNA合成的重点是合成质量、通量和成本。相较于塑料孔板体系，基于芯片的DNA合成技术是将芯片作为DNA合成固相载体，以高密度、高集成度的方式在其表面特定位点上进行合成反应与拼接反应，从而在大大降低试剂消耗的同时实现高通量合成，其核心是“生物技术半导体化”，国际上代表性企业有Twist Bioscience、Evonetix、Gen9等。
生物技术半导体化
由生物芯片到分子芯片
半导体技术在生物医药领域的应用已有数十年的历史，最早可追溯到1950年前后。以美敦力（Medtronic）为代表，其自主研发的首款产品是基于最原始半导体芯片和电池的植入式心脏起搏器，解决了传统心脏起搏器有线连接、设备笨重且使用不便的困境。此后，半导体开始渗透到生物医药领域的方方面面。
随着CMOS（互补金属氧化物半导体）集成电路沿着摩尔定律指数微型化，以心脏起搏器为代表的植入型设备体积越来越小，功能越来越强。如今，包括智能手表在内的可穿戴设备能够进行心率、脉搏、血氧等一系列生物体征监测，究其本质归功于半导体技术微型化的特点。
Butterfly Networks iQ+ Ultrasound 产品
Roswell Biotechnology 使用嵌入纳米线的探针分子，当分子与目标结合时传输信号在半导体芯片上，使得分子和芯片相互作用
国内首创“分子芯片”愿景，
目标领先世界
“很多人认为我们是下一个Twist公司，但我们的愿景和Twist并不完全相同，而是更像美敦力、赛默飞这样的公司，是一个基于半导体底层创新能力提供设备耗材以及相应服务的公司。”芯宿科技创始人赵昕强调。芯宿科技成立于2021年，是国内首家开发第三代DNA合成技术的公司，通过设计和制造IC、MEMS和微流控芯片以及开发新的生化体系赋能新一代生物技术。
“Twist的喷墨式合成核心是短链由喷头来进行高通量化合成，然后再进行长链拼接，做了一些非常漂亮机械式自动化。而我们是要把这些机械操作微型化到一张芯片上，用芯片在微小尺度上操纵分子的能力进行合成。”赵昕表示。
2021年7月，芯宿科技完成了数千万元的天使轮融资，由峰瑞资本领头，嘉程资本跟投。22年5月，芯宿科技再次获得启明创投领头、峰瑞资本、芯航资本跟投的数千万元天使+轮融资。资本接连入局源自于对芯宿科技的技术信赖和前景看好。“我们所选取的技术路线是最有希望且具备能力做到世界领先的。”
首先，第三代DNA合成技术能够在短链DNA合成上做到较高的通量密度，单位面积芯片上合成不同种类DNA序列的数目要高出数个量级，极大地降低了短链合成成本；其次，硅基芯片可以对每个位点进行单独控制，能够在纳米尺度上对合成的分子进行原位操作，大幅降低了长链拼接成本；最后，该技术还可应用于小型便携设备开发等诸多场景。【图片5：芯宿科技电学调控芯片设备】
目前，芯宿科技已完成了芯片合成中试验证以及桌面式高通量DNA合成仪的原型机。依托自主搭建的基因合成平台和全流程自动化管理系统，还成功开发出一系列工艺和技术，如全自动的序列分析技术、序列优化工艺、订单管理平台等，开始为生物公司及科研院所提供服务，覆盖引物合成、基因合成、基因测序、克隆与突变、菌种库制备、基因编辑以及多种组合服务的业务需求。
电化学芯片DNA合成技术是一个学科高度交叉的领域，需要工作团队拥有丰富的多学科交叉研发背景。芯宿科技创始团队中，赵昕在半导体技术上有很深的造诣，吴丹在在微流控、MEMS（微机电系统）和生化领域有10+的积累，董一名则是北大前沿交叉科学院博士后，曾捧得国际基因工程机器大赛(iGEM)金奖和世界第一。
“我们也组建了一个交叉学科团队。”赵昕指出，“国内目前的生物技术公司都没有强大的集成电路背景，交叉学科的前沿探索和融合能力是我们最突出核心优势，同时也是坚固的‘护城河’。”
赵昕以北京大学物理系第一名的成绩进入麻省理工学院材料科学系攻读博士学位，毕业后入选国家级青年人才计划、苏州市姑苏领军人才计划、苏州工业园区金鸡湖领军人才计划，22年获评《麻省理工科技评论》亚太区“35岁以下科技创新35人”。该榜单是《麻省理工科技评论》自1999年开始，每年从世界范围内的新兴科技、创新应用中遴选出35位35岁以下的对未来科技发展产生深远影响的创新领军人物。他首次制备了基于刻蚀与 III-V 材料的垂直晶体管，是世界上尺寸最小、跨导最高的垂直器件，2017年被IRDS 选为二十年内最理想的晶体管结构。个人半导体器件研究成果被包括台积电、IBM、IMEC、Sematech、Lam Research与Oxford Instruments等在内的国际领先半导体公司采用，验证了创新技术的产品化和商业化全过程。
